Семестр

СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПЭВМ

Элементы конструкции ПК

Конструктивно ПК выполнены в виде центрального системного блока, к которому через разъемы подключаются внешние устройства: дополнительные устройства памяти, клавиатура, дисплей, принтер и др.

Системный блок обычно включает в себя системную плату, блок питания, накопители на дисках, разъемы для дополнительных устройств и платы расширения с контроллерами – адаптерами внешних устройств.

На системной плате (часто ее называют материнской платой – Mother Board), как правило, размещаются : микропроцессор; математический сопроцессор; генератор тактовых импульсов; блоки (микросхемы) ОЗУ и ПЗУ; адаптеры клавиатуры, НЖМД и НГМД; контроллер прерываний; таймер и др.

Как указывалось выше, ПЭВМ являются оконечными устройствами при получении пользователем любой профессии знаний из информационных систем, то очевидно, что ПЭВМ находят применение практически во всех областях человеческой деятельности.

В первую очередь ПЭВМ нашли применение в тех областях человеческой деятельности, где преобладает умственная (интеллектуальная) составляющая труда. Это научная и инженерная деятельность, управление производством и т.п. Сказанное не означает, что там где преобладает физическая составляющая труда, не используются вычислительная техника. В таких областях используются главным образом не ПЭВМ, а микро ЭВМ встроенные в роботы.

ПЭВМ в зависимости от потребностей пользователя может использоваться либо автономно, либо в составе вычислительной сети. Будующее, несомненно, за сетью, ибо она обеспечивает доступы к различным информационным системам, находящимся в различных точках Земли.

В конечном итоге, применение ПЭВМ дает резкое увеличение производительности труда как за счет сокращения потерь времени на рутинные операции, так и за счет быстрого получения новейших знаний из информационных систем, полученных человечеством.

Предмет курса – научные знания о структуре и организации базы данных

Содержание курса является методика решения вопросов, связанных с организацией баз данных в СУБД.

Тема 1 Организация экономической инфы

Экономическая информация – совокупность различных сведений эк характера, используемых дляпланирования. Учета, контроля, анализа, и управления народным хозяйством и его звеньями

Экономическая инфа – полезные данные сферы экономики

Признаки классификации эк инфы:

· По функциям

· По месту возникновения

· По стадиям образования

· По степени использования

· По преиоду возникновения

· По способу ….

Классификация эк инфы по функциям управления:

· Учетная

· Плановая

· Директивная

· Статистическая

По месту возникновения:

· Внутренняя

· Внешняя

По стадиям образования:

· Первичная

· Вторичная

По способу представления:

· Цифровая

· Алфавитно-цифровая

· Графическая

По полноте:

· Недостаточная

· Достаточная

· избыточная

По временному периоду возникновения:

· Периодическая

· непериодическая

Особенности эк инфы:

1. многообразие источников возникновения и потребителей

2. объемность

3. мир эк инфы – это прежде всего мир цифр. Однако высок удельный вес и алфавитно-цифровой инфы

4. при обработке преобладают арифметические операции, но значительный удельный вес и логических операций.

Требования к эк инфе при автоматизированной обработке

1. Корректность – обеспеивает ей однозначное восприятие всеми потребителями

2. Полезность – проявляется в способствовании достижению стоящей перед потребителями цели

3. Оперативность – отражает актуальность для необходимых расчетов и принятия решений в изменившихся условиях

4. Точность – определяет допустимый уровень искажения как исходной так и результативной инфы, при котором сохраняется эффективность функционирования системы.

5. Достоверность – определяется свойством инфы отражать реально существующие объекты с необходимой нам точносьтю

6. Устойчивость отражает способность реагировать на изменения исходных данных без нарушения необход точности

7. Достаточность – она содержит минимально необход объем сведений для принятия правильного решения.

Составная единица информации – совокупность сведений, отражающих какую-либо сущность.

Пример: Данные о поставщике товаров, т.е. ФИО Адрес Номенклатуру товаров и т.д.

Структурные единицы эк инфы:

1. Реквизиты

2. Показатели

3. Документы

4. Массивы

Реквизит - – неделимая на смысловые единицы единица информации. \

Реквизит-признак (РП) характеризует качественное свойство объекта (ФИО, время)

Реквизит-основание (РО) – это количественная характеристика (Объем, цена)

Пример записи форматов:

Показатель – сочетание одного реквизита основания с несколькими реквизитами-признаками.

Пример:

Документ – совокупность логически связанных реквизитов, имеющих юридическую силу.

Массив – совокупность документов, которые объеденены по определённому признаку (множество финансовых отчетов предприятий некоторой отрасли)

Внемашинная организация эк инфы

Внемашинная инфа – та часть эк инфы, которая представлена и может быть воспринята ипользователем без использования технических средств

Внутримашинная инфа содержится на машинных носителях и может состоять из отдельных независимых файлов или представлять базу данных. Документы – форма представления внемашинной инфы.

Внутримашинная организация

Недостатки файловой организации данных:

· Дублирование данных

· Жесткая связь данных и прикладных программ

· Ограниченный контроль данных

· Недостаточные возможности управления данными

Понятие базы данных

База данных – поименованное и структуированная совокупность взаимосвязанных данных, которые отражают состояние объектов конкретной предметной области, их свойства и взаимоотношения и находятся под общим программным управлением

Объектом БД может быть предмет, вещество… те.е все то что может характеризоваться набором значений некоторой совокупности атрибутов

Атрбут – информационное отображение свойства объекта. =рекввизит

Предметная область – часть реального мира, которая описывается и моделируется с помощью БД.

Преимущества БД:

· Возможность расширения и модификации данных

· Возможность обеспечения независимости данных в БД от программ их обрабатывающих

· Возможность вести быстрый поиск необходимых данных по запросам пользователя

· Возможность обеспечения защиты секретных данных от постороннего вмешательства

· Централизованное хранение данных

· БД позволяет обращаться к данным без знания физического расположения их в памяти компьютера: обеспечивает эффективность

· Целостность данных

Тема 2 модели данных

Модель данных и трехуровневая модель организации баз данных

Модель данных – набор принципов определяющих организацию логической структуры хранения данных в базе.

Трехуровневая система орг данных: предложена нац институтом стандартизации – ANSI и комитетом по планиованию выпуска стандартов и технических условий SPARC США в 1978

Их идеология три уровня абстракции представления данных: внутренний, концептуальный, внешний.

Внешний уровень

Представления пользователей 1,2,3,….., n

Концептуальный уровень (преображение данных внешнего на внутренний уровень)

Внутренний уровень -> БД

Цель – отделение пользовательского представления БД от ее физического представления.

Внешний уровень – самый верхний уровень который отражает представление конечного пользователя и соответствующего приложения о конфигурации данных

Концептуальный – служит для отображения Д внешнего на внутренний и обеспечивает необходимую независимость Д разных уровней друг от друга…. – Это обобщающее представление БД: здесь описывается какие данные хранятся в базе и каковы связи между ними. Это попытка представить требования к базе со стороны организации

БД тут имеет высокую степень абстракции и характеризуется аппаратной и программной независимостью.

Внутренний – адаптация концептуального уровня к конкретной СУБД. Это представление БД со стороны СУБД.

Предложенная архитектура обеспечивает:

1. Логичесскую независимость –возможность изменения одного приложения без корректировки других, работающих с той же БД

2. Физическая независимость – возможность переноса хранимой инфы с оджних носителей на другие при сохранении работоспособности всех приложений, работающихс той же БД

Физический уровень – собственно данные, хранящиеся на внешних носителях и расположенные в файлах

БД имеет тут самую низкую степень абстракции

Преимущества на практике:

· Обращаться к данным имею представленя о них

· Не надо знать о подробностях физ хранения

· Не зависит от устройства, на котором хранится

· Можно изменять концептуальную структуру без влияния на пользователей

Иерархические и сетевые модели данных

Иерархическая модель данных – перевернутое дерево, из корня и узлов (элементов данных) которого исходят ветви (соответствующие связями элементов данных)

Операции над иерархически организованными данными

· Добавить в БД новую запись (строку)

· Удалить некоторую запись и всче подчинённые ей записи

· Извлекать запись: в этой операции допускается задание условий выборки

· Изменить значение данных предварительно извлеченной записи

Достоинства иерархической модели:

· Эффективное использование памяти

· Хорошие временные показатели выполнения операций над данными

Недостатки:

· Сложные логические связи

· Громоздкость в обработке данных

· Достаточно трудная модификация

Примеры СУБД, работаюшие с иерархической моделью данных

· Иерархическая система IMS фирмы IBM

· PC/Focus

· Team-UP

Сетевая модель данных – Это структура, у которой любой элемент может быть связан с любым другим элементом.

Операции над данными в сетевой модели:

· Добавить

· Удалить

· Извлечь

· Обновить

· Вклбчить в групповое отношение – связасть существующую подчиненную запись с записью владельцем

· Исключать из группового отношения

· Переключать – связать существующую подчиненную запись с другой записью-владельцем в том же групповом отношении

Сетевая модель была принята в качестве основной модели данных и стала в 1971 стандартом СУБД.

Достоинства:

· Высокая эффективность затрат памяти

· Оперативность обработки данных

Недостатки:

· Сложность и жесткость схемы базы

· Сложность понимания

Замечание: В сетевой модели ослаблен контроль целостности, т.к. в ней допускается устанавливать произвольные связи между записями.

Реляционная модель данных

Концепция предложена Эдгаром Коддом в 1969г.

Реляционная модель – совокупность данных, состоящая из набора двумерных таблиц.

Столбцы таблицы – поля, строки таблицы – записи.

Характеристика структуры таблицы в реляционной БД

· Состоит из совокупности столбцов

· Каждый столбец имеет уникальное имя

· последовательность столбцов в таблице не существенна

· все строки таблицы организованы по одинаковой структуре

· в таблице нет одинаковых строк

· количество строк в таблице практически не ограничено

· последовательность строк в таблице не существенна

· при выполнении манипуляций с таблицей все строки и столбцы могут просматриваться в произвольном порядке безотносительно к их содержанию и смыслу

Атрибут – поименованный столбец отношения

Домен- множество допустимых значений одного или нескольких атрибутов

Кортеж – строка отношения со значениями разных атрибутов

Степень отношения – количество атрибутов, содержащихся в отношении

Кардинальность отношения – количество кортежей содержащихся в отношении

Алььтернативная терминалогия реляционной модели

Ключ – это атрибут (или несколько атрибутов), значения которого в данном отношении не повторяется и не является нулевым (пустым), т.е. уникальный идентификатор кортежей в конкретном отношении.

Схема данных – группа связанных таблиц.

Матаданные – информация о таблицах, полях, ключах

Транзакция – совокупность операций, которые должны бать выполнены до конца, чтобы база не оказалась в противоречивом состоянии.

Достоинства реляционной модели данных:

· Упрощенная схема представления (в виде таблицы) и модификации данных.

· Оптимизация доступа к данным

· Улучшение целостности и защиты

· Возможности различных применений, в том числе не специалистами в области программирования

· Простота инструментальных средств поддержки

· Обеспечение пользователя языками высокого уровня

· Обеспечение методологического подхода

Недостатки: жесткая структура и значительная фрагментация.

Типы связей между отношениями в реляционной модели данных

Связь 1:1.

Каждому элементу объекта А соответствует только один элемент объекта Б и наоборот.

Связь 1:М.

Каждому элементу объекта А может соответствовать несколько элементов объекта Б, но каждому элементу объекта Б соответствует единственный элемент объекта А

Связь М:1

Каждому элементу объекта А может соответствовать только один элемент объекта Б, но среди элементов объекта Б существуют такие, которым соответствует несколько элементов объекта А.

Связь М:М.

Может существовать элемент объекта А, которому соответствует несколько элементов объекта Б и наоборот.

Характеристика видов связей

Постреляционная, многомерная, объектно-ориентированная и объектно-реляционная модели данных

Постреляционная можель допускает многозначные поля. Значения которых состоят из подзначений, и набор значений воспринимается как самостоятельная таблица, встроенная в главную таблицу. Постреляционная модель является расширенным вариантом реляционной модели.

Основное достоинство это возможность представления совокупности связанных реляционных таблиц в виде одной постреляционной таблицы

Основной недостаток это сложность обеспечения целостности и непротиворечивости данных, хранимых а базе.

Многомерная модель

OLAP – Online Analytical Processing

Информация в многомерной модели представляется в виде многомерных массивов, называемых гиперкубами.

Агрегируемость означает рассмотрение и возможность анализа на разных уровнях обобщения.

Историчность данных обозначает привязку их ко времени и высокий уровень неизменности (статичности) данных и их взаимосвязей.

Прогнозируемость данных предполагает задание функций прогнозирования и применение их к различным временным интервалам.

Операции в многомерной модели данных

Slice-and-dice : осущ-ют выбор, сокращающий куб, фикчируя значения изменений

Drill-down \ roll-up: взаимообратные операции, которые используют иерархию изменений и параметры для агрегирования

Drill-across: комбинируют кубы, имеющие одно или несколько общих измерений

Ranking: возвращают только те ячейки которые появляются только в верхней или нижней части упорядоченного списка.

Rotating: поворот куба, позволяющий увидеть данные сгруппированные по другим измерениям

Основное достоинство многомерной модели данных: удобство и эффективность анализа больших объемов данных, имеющих временную связь, а аткже быстрота реализации сложных нерегламентированных запросов.

Осн недостаток: громоздкость в случае ее использования для решения стандартных задач оперативной памяти

Объектно-ориентированная модель представления данных

Она представляет собой структуру в виде дерева, узлами которого являются объекты.

Объект – это уникальное идентифицируемая сущность, которая содержит атрибуты, описывающие состояние объектов реального мира и связанные с ним действия.

Класс – это наборп объектов. Схожих по поведениб и другим характеристикам

Метод – то что по мнению пользователя должен делать объект.

Действия над данными в объектно-ориентированной модели данных

Инкапсуляция – объединение в единое целое данных и алгоритмов (функций и методов) их обработки

Наследование позволяет образовывать новый класс объектов на основе уже существующего базового (родлительского) класса

Полиморфизм позволяет в объектах разных типов иметь методы (процедуры и функции) с одинаковыми именами, что означает возможность объектов по-разному реагировать на одно и то же событие

Достоинство: возможность отображения инфы о сложных взаимосвязях объектов, пользователю не нужно знать о взаимодействии объектов

Недостаток: солжности пониманияя ее сути и низкая скорость выполнения запросов

Объектно-реляционная модель данных

Включает в себя основные достоинства объектно-ориентированный мождели и одновременно наследует простоту структуры реляционных моделей.

Достоинство: расширенный реляционный подход позволяет воспользоваться обширным объемом накопленный знаний и опыта, связанных с разработкой реляционных приложений.

Недостаток: сложность и высокие расходы на ее проектирование.

1 поколение: иерархическая и сетевая моделиданных

2: реляционная и многомерная

3: объектно – ориентированнная и объектно-реляционная модедли данных